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Das Magazin für Forschung und Innovation
 

Medizinische Bildgebung

Mehr Individualisierung in der Strahlentherapie

Ein neuer Computertomograph von Siemens Healthineers stellt nicht nur Organe in hoher Qualität dar, dank des neuen Algorithmus liefert er auch Bilder, die für die Dosisberechnung der Strahlentherapie optimiert sind.

Mit einem neuen Computertomographen können Ärzte die Bestrahlung von Tumoren genauer für jeden Patienten planen.

Siemens Healthineers bringt den weltweit ersten Computertomographen (CT) speziell für die Strahlentherapie auf den Markt. Ärzte können damit die Behandlung von Tumoren an den jeweiligen Patienten anpassen. Ansatzpunkt ist die Schnittstelle zwischen Radiologen und Strahlenphysiker, die die Therapie gemeinsam planen. Beide nutzen die gleiche CT-Aufnahme, aber der Physiker benötigt bestimmte Parameter, die bisher in den CT-Daten nicht enthalten sind.

Um zu vermeiden, dass bei der Übertragung der Informationen per Hand Fehler passieren, arbeiten Radiologen daher mit Standardeinstellungen am CT. Für manche Patienten wie Kinder, alte oder adipöse Menschen könnten andere Einstellungen aber Bilder liefern, die eine noch genauere Eingrenzung von Organen und Tumoren erlauben. Siemens hat deshalb einen Algorithmus entwickelt, der die für den Physiker relevanten Daten für jedes CT-Bild berechnet.

Auf diese Weise ermöglicht der Somatom Confidence RT Pro eine personalisierte Behandlung bei gleichzeitig hoher Fehlersicherheit. Siemens hat sich zu diesem speziell für die Strahlentherapie ausgelegten CT entschlossen, weil die Zahl der Krebspatienten und damit der Bestrahlungen im Zuge der demographischen Entwicklung weiter ansteigen wird. Das Gerät ist bereits bei einigen Kunden sehr erfolgreich im Test.

Den Tumor effektiv bekämpfen und umliegendes Gewebe maximal schonen

Neben Chemotherapie und Operation ist Strahlentherapie die dritte Behandlungsform bei Krebserkrankungen. Die Tumore werden mit hochenergetischer Strahlung – meist Röntgenstrahlung – abgetötet. Zur Planung der Therapie legt ein Radioonkologe im CT-Bild den Zielbereich für die Strahlung fest, indem er den Tumor markiert sowie die angrenzenden Organe, die bei der Behandlung ausgespart werden müssen. Anhand dieser Bilder berechnen Medizinphysiker Dosis und Dauer der Strahlung sowie den Winkel, unter dem sie in den Körper eintritt. Letzterer muss so gewählt sein, dass die Strahlung auf ihrem Weg durch den Körper möglichst wenig gesundes Gewebe schädigt.

Maßgeblich hierfür ist die Wechselwirkung zwischen der Röntgenstrahlung und den Elektronen im Gewebe. Je höher die Elektronendichte eines Gewebes, desto größer die Wahrscheinlichkeit für Strahlenschäden. Um den Weg für die Strahlung festzulegen, berechnen die Physiker aus dem CT-Bild deshalb die Elektronendichte der Gewebe um den Tumor. Dazu nutzen sie eine Kalibrationskurve, welche den Zusammenhang zwischen der Elektronendichte und der Röntgenstrahlung, mit der das CT-Bild aufgenommen wurde, beschreibt. Diese Kalibrationskurve wird bei der Inbetriebnahme des CT erstellt und dann in der Software für die Bestrahlungsplanung hinterlegt.

Automatisierung versus Individualisierung

Genau hierin lag bisher die Schwierigkeit, denn diese Kurve ändert sich mit der Spannung, die an der Röntgenröhre im CT anliegt. Die CT-Bilder für die Behandlungsplanung müssen also mit der gleichen Spannung wie die Kalibrationskurve aufgenommen werden. Bei bestimmten Patienten aber – Kinder, alte oder fettleibige Personen – liefern andere Spannungen bessere Bilder. Der Tumor und die darum liegenden Organe könnten also noch genauer eingegrenzt werden. In dem Fall aber braucht es für die Ermittlung der Elektronendichte einen manuellen Prozess, denn die Spannung ist nicht in den CT-Daten hinterlegt. Sie müsste vom Arzt an den Physiker weitergegeben werden. Zu leicht aber könnten dabei Fehler passieren.

Personalisierung und hohe Fehlersicherheit

Siemens Healthineers hat diesen Prozess mit dem Somatom Confidence RT Pro automatisiert. Die Forscher entwickelten den Direct Density Algorithmus, der für jeden Bildbereich die Elektronendichte berechnet. Die CT-Aufnahmen liefern nun auch diesen Wert, der direkt in die Software des Strahlenphysikers eingeht. Weil der Algorithmus die Elektronendichte direkt aus den Detektordaten und den Einstellungen der Röntgenröhre berechnet und nicht etwa auf verschiedene hinterlegte Kalibrationskurven zurückgreift, kann der Arzt die Spannung völlig frei wählen. Damit ist das neue Gerät weniger anfällig für Bedienfehler und bietet deutlich größeren Spielraum für eine Individualisierung.

Christine Rüth
Picture credits: von oben: 1. Bild AJ_Watt/iStock by Getty Images